Giáo trình mô đun Kỹ thuật xung, số (Nghề Kỹ thuật lắp ráp, sửa chữa máy tính Trình độ trung cấp)

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: KỸ THUẬT XUNG,SƠ
NGHỀ: KỸ THUẬT LẮP RÁP VÀ SỬA CHỮA MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-CĐKTCN… ngày….tháng….năm
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT

Bà Rịa – Vũng Tàu

1


TUYÊN BÔ BẢN QUYỀN
Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh viên
nghề Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tinh trong trường Cao đẳng Kỹ thuật Công
nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu. Chúng tôi đã thực hiện biên soạn tài liệu kỹ thuật xung
số này.
Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy và học tập,
lưu hành nội bộ trong nhà trường nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng
nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2

LỜI GIỚI THIỆU
Trong chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tính
của trường cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu mô đun Kỹ thuật
xung, số là một mô đun giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho
học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng
thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực
tế.
Nội dung của giáo trình “Kỹ thuật xung, số ” bao gồm 11 bài:
Bài 1: Tổng quan về kỹ thuật xung
Bài 2: Mạch đa hài tự dao động
Bài 3 : Tổng quan về kỹ thuật số
Bài 4 : Các cổng logic cơ bản
Bài 5 : Biểu diễn hàm đại số logic
Bài 6 : Biểu thức logic và mạch điện
Bài 7 : Mạch mã hóa – giải mã
Bài 8 : Mạch dồn kênh – phân kênh
Bài 9 : Các phần tử Flip – Flop
Bài 10 : Mạch đếm nhị phân
Bài 11 : Mạch ghi dịch
Đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các
trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất
lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,.
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới
và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt
yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà giảng viên tự điều
chỉnh ,bổ xung cho thích hợp và khơng trái với quy định của chương trình đào
tạo cao đẳng .
Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc
chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng

góp ý kiến của các đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành.
Xin trân trọng cảm ơn!
Bà Rịa , ngày….tháng…..... năm
Tham gia biên soạn:
Bùi Văn Vinh

3


MỤC LỤC

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mơ đun: Kỹ Thuật Xung – Số
Mã mơ đun: MĐ 15
*Vị trí, tính chất,ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
- Vị trí:
+ Mơ đun được bố trí sau các mơn học chung.
+ Học trước các mơn học/ mơ đun đào tạo chun ngành.
- Tính chất:
+ Là mô đun tiền đề cho các môn học chuyên ngành.
+ Là mô đun bắt buộc
- Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Giúp cho người học có khả năng lắp ráp, kiểm
tra sửa chữa một số mạch xung - số thường gặp trong thực tế.
* Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức:
+ Nhận biết được ký hiệu, phân tích được nguyên lí hoạt động và bảng sự thật
của các cổng lơgic cơ bản.
+ Trình bày được cấu tao, nguyên lý các mạch số thông dụng như: Mạch mã
hóa-giải mã, mạch dồn kênh-phân kênh, mạch đếm, mạch ghi dịch, mạch
chuyển đổi tín hiệu...

4


+ Phát biểu được các khái niệm cơ bản về xung điện, các thông số cơ bản của
xung điện, ý nghĩa của xung điện trong kỹ thuật điện tử.
+ Trình bày được cấu tạo các mạch dao động tạo xung và mạch xử lí dạng xung.
- Về kỹ năng:
+ Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản trên panel và trong thực tế.
+ Lắp ráp, kiểm tra được các mạch tạo xung và xử lí dạng xung.
- Về thái độ:
+ Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập, phát
triển tính tư duy, sáng tạo trong thực tiễn kỹ thuật.
* Nội dung mô đun:

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT XUNG
* Mục tiêu:
* Kiến thức:
- Trình bày được các khái niệm về xung điện, dãy xung.
- Giải thích được sự tác động của các linh kiện thụ động đến dạng xung.
* Kỹ năng:
- Đo, đọc được các thông số cơ bản của tín hiệu xung.
* Thái độ:
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Nội dung:
1. Định nghĩa, các tham số xung đơn và dãy xung.
1.1 Định nghĩa.
Xung điện là tín hiệu tạo nên do sự thay đổi mức của điện áp hay dòng điện
trong một khoảng thời gian rất ngắn.
1.2 Các thông số của xung đơn và dãy xung.

1.2.1 Xung đơn.

5


Hình 3.1: Xung đơn hình thang lý tưởng (a) và xung thực tế (b).
- Đối với một xung điện áp đơn lý tưởng (hình a) ta có các thơng số cơ bản
+ Đáy xung: T 2 [s] là khoảng thời gian mức điện áp xung bắt đầu biến thiên
tăng, giảm từ 0 cho tới khi xung biến thiên trở về 0.
+ Đỉnh xung: T 1 [s] là khoảng thời gian tồn tại của xung ở giá trị ổn định.
+ Biên độ xung: U m [V] là mức giá trị điện áp lớn nhất mà xung đạt được,
được tính từ đáy xung đến đỉnh xung.
+ Độ rộng sườn trước xung: t s1 [s] là khoảng thời gian xung biến thiên từ giá
trị 0 đến đỉnh xung.
+ Độ rộng sườn sau xung: t s2 [s] là khoảng thời gian xung biến thiên từ giá
trị đỉnh về 0.
- Trong thực tế, khi truyền xung qua mạch điện, do ảnh hưởng các thông số
của mạch điện nên xung khơng cịn giữ ngun hình dạng như ban đầu mà bị
biến dạng đi, do vậy một vài thơng số của xung khơng cịn giữ ngun bản
chất của xung lý tưởng hoặc cịn có thêm một vài thơng số khác (hình b)
+ Độ sụt đỉnh xung : ΔU [V] là mức điện áp chênh lệch của đỉnh xung, nó
nằm giữa giá trị Um và 0,9Um.
+ Độ rộng sườn trước xung: t s1 [s] được tính từ giá trị 0,1Um đến 0,9Um.
+ Độ rộng sườn sau xung: t s2 [s] được tính từ giá trị 0,9Um về 0,1Um
+ Độ rộng xung: t x [s] là khoảng thời gian được tính giữa hai thời điểm
tương ứng với giá trị 0,5Um.
+ Bướu đỉnh xung: B đ là giá trị điện áp tại đỉnh xung tăng bất thường.
+ Bướu chân xung: B c là giá trị điện áp tại chân xung tăng bất thường.
1.2.2 Chuỗi xung.

6


Hình 3.2: Một số chuỗi xung cơ bản
- Chu kỳ xung: T [s] là khoảng thời gian lặp lại của xung.
- Tần số xung: f x [Hz] là số chu kỳ lặp lại của xung trong một đơn vị thời
gian là 1 giây, nó chính là nghịch đảo của chu kỳ xung f x = 1/T [1/s = 1Hz]
- Đối với chuỗi xung vng, cịn có thêm các thơng số
+ Thời gian tồn tại của xung: t on [s]
+ Thời gian nghỉ của xung: t off [s]
+ Độ rỗng của xung (Q): là tỉ số giữa chu kỳ T và độ rộng xung ton ; Q = T/ton
+ Hệ số đầy xung (η): Là nghịch đảo của độ rỗng xung Q ; η = 1/Q = t on/T
2. Tác dụng của mạch R-C đối với các xung cơ bản.
2.1. Mạch R-C với bước nhảy dương.

Hình 3.3: Quá trình quá độ của mạch R-C với bước nhảy dương.
- Giả sử tại thời điểm t = 0, điện áp U có bước nhảy dương từ 0V đến Um.
Vậy ở t ≥ 0 ta có:
u R + uC = Um
Với uR = iR và i = Cdu C/dt thì phương trình cân bằng điện áp trên thành:
RC(duC/dt) + uC = Um
- Giải phương trình vi phân trên ta có:
uC(t) = Um(1 - e -t/RC )
Tích RC có thứ ngun thời gian là giây (s), nếu R tính bằng Ω và C tích
bằng Fara (F) và thay tích số RC bằng một đại lượng τ (τ được gọi là hằng
số thời gian của mạch R-C). Ta rút ra:
7


uR(t) = Um.e -t/τ

i(t) = (Um/R).e -t/τ
Ta thấy điện áp trên tụ điện C tăng theo luật hàm mũ và ở t = ∞ thì u C = Um.
Ngược lại, điện áp trên điện trở R và dòng điện giảm theo luật hàm mũ, khi t
= ∞ thì i(t) = 0, u R = 0, mạch đạt trạng thái dừng.
- Về lý thuyết thì quá trình quá độ xẩy ra trong thời gian là vô hạn nhưng
trong thực tế, khi u C = 0,9Um hoặc khi U R = 0,1Um thì quá trình quá độ coi
như chấm dứt.
- Thời gian quá độ là : t qđ = 2,3τ = 2,3RC
- Ở t = τ3 có thể coi u C ≈ Um và i ≈ 0, u R ≈ 0. Hằng số thời gian τ = RC của
mạch càng lớn thì thời gian quá độ càng kéo dài và ngược lại.
2.2. M ạch R-C v ới b ước nh ảy âm.

Hình 3.4: Quá trình quá độ của mạch R-C với bước nhảy âm.
- Với các bước phân tích giống như ở trên nhưng dòng điện trong mạch đổi
chiều do là dòng phóng của tụ C. Các giá trị u R và uC được xác định:
uC(t) = Um.e -t/τ
uR(t) = - Um.e -t/τ
i(t) = - (Um/R).e -t/τ
Ta thấy điện áp trên tụ điện C giảm theo luật hàm mũ và ở t = ∞ thì u C = 0.
Điện áp trên điện trở R cũng giảm theo luật hàm mũ nhưng bắt đầu từ giá trị
-Um, khi t = ∞ thì i(t) = 0, u R = 0, mạch đạt trạng thái dừng.
- Về lý thuyết thì quá trình quá độ xẩy ra trong thời gian là vô hạn nhưng
trong thực tế, khi u C = 0,1Um hoặc khi U R = 0,1Um thì quá trình quá độ coi
như chấm dứt.
- Thời gian quá độ là : t qđ = 2,3τ = 2,3RC
- Ở t = τ3 có thể coi u C ≈ 0 và i ≈ 0, u R ≈ 0. Hằng số thời gian τ = RC của
mạch càng lớn thì thời gian quá độ càng kéo dài và ngược lại.

8

2.3. M ạch R-C v ới m ột xung d ương.

Hình 3.5: Quá trình quá độ của mạch với xung vng.
- Nếu đặt lên mạch R-C một xung vng góc. Quá trình quá độ của mạch
xem như là sự xếp chồng của hai quá trình ứng với hai bước nhảy:
+ Bước nhảy dương tại thời điểm t = t 1
+ Bước nhảy âm tại thời điểm t = t 2.
- Điện áp trên tụ C và trên điện trở R có dạng như trên hình vẽ.
- Sự thay đổi điện áp trên hai phần tử này (hình dạng của điện áp) phụ thuộc
vào hằng số thời gian của mạch (giá trị τ = RC).
+ Nếu τ ≤ t X /3 thì điện áp trên tụ C sẽ tăng nhanh đến Um, điện áp trên R
giảm nhanh về 0. Độ dốc của sườn xung trên C và R sẽ tăng.
+ Nếu τ > t X /3 thì điện áp trên tụ C tăng chậm đến Um, điện áp trên R giảm
chậm về 0. Độ dốc của sườn xung trên C và R sẽ giảm.
3. Khảo sát d ạng xung
a. Nội dung:
- Quan sát các dạng xung cơ bản như xung vuông, xung tam giác, xung kim..
- Quan sát ảnh hưởng của các dạng nhiễu đối với tín hiệu xung.
- Đo, đọc các thông số cơ bản của xung như chu kỳ xung, độ rộng xung, độ
nghỉ xung, độ rộng sườn trước, sườn sau xung...
b. Tổ chức thực hiện:
Chia lớp thành các nhóm với 4 sinh viên/nhóm.
c. Bảng thiết bị, vật tư.
TT
1
2
3
4

Thiết bị - Vật tư
Máy phát sóng tạo hàm
Máy hiện sóng 2 tia
Mạch R-C
Ổ tiếp nguồn

Thông số kỹ thuật
20 MHz
Nhiều giá trị C và R
220V/5A

9

Số lượng
1máy / nhóm
1máy / nhóm
1 bộ / nhóm
1 bộ/ nhóm


Bảng 12.1: Bảng thiết bị, vật tư khảo sát tín hiệu xung
d. Quy trình thực hiện.
- Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị, vật tư theo bảng thống kê.
- Đấu nối mạch đo, quan sát dạng tín hiệu xung nhận được trên máy hiện sóng.
+ Đấu nối đầu ra của máy phát sóng với đầu vào CH1 hoặc CH2 của máy hiện
sóng.
+ Bật chế độ phát xung vng.
+ Điều chỉnh Volt-Disp, Time-Disp để có được dạng sóng dễ quan sát.
+ Bật chế độ phát xung tam giác.
+ Điều chỉnh Volt-Disp, Time-Disp để có được dạng sóng dễ quan sát.

+ Bật chế độ phát xung vuông bậc thang.
+ Điều chỉnh Volt-Disp, Time-Disp để có được dạng sóng dễ quan sát.
+ Đấu nối mạch R-C từ lối ra của bộ phát sóng với lối vào của của máy hiện
sóng
+ Quan sát dạng sóng ra của mạch trên màn hình máy hiện sóng.
+ Thay đổi các thơng số của mạch R-C để quan sát dạng sóng.
- Đo, đọc các thơng số cơ bản của xung
+ Mỗi khi thực nghiệm với một dạng xung, đo và xác định chính xác các
thơng số cơ bản của xung: Chu kỳ xung, độ rộng xung, độ nghỉ xung, biên
độ xung và tính tần số xung.
Đánh giá kết quả.
Mục tiêu
Kiến thức
Kỹ năng

Thái độ

Nội dung
Phân tích được nguyên lí hoạt động của
mạch Trigger schmitt dùng Transistor.
Lắp ráp, kiểm tra được sự hoạt động của
mạch Trigger schmitt đúng yêu cầu kỹ
thuật.
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học
tập.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, gọn gàng.

10

Điểm
2
6

2


BÀI 2: MẠCH ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG
* Mục tiêu:
* Kiến thức:
- Giải thích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động các mạch đa hài tự dao động.
- Trình bày được các ứng dụng của mạch đa hài tự dao động trong kỹ thuật
* Kỹ năng:
- Lắp ráp, sửa chữa, đo kiểm được các mạch đa hài tự dao động đúng yêu cầu
kỹ thuật.
* Thái độ:
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Nội dung:
1. M ạch dao đ ộng đa hài dùng Transistor.

1.1. Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch dao dộng đa hài dùng Transistor (n-p-n)
- T1, T2 là 2 Transistor (n-p-n) đóng vai trị như hai khóa điện tử đóng mở,
được mắc theo sơ đồ E chung. Mạch được gọi là đối xứng nếu:
+ T1, T2 là 2 transistor loại, cùng thông số (cùng mã số).
+ RC1 = RC2 = RC.
11

+ R1 = R2
+ C1 = C2
- RC1, RC2 là hai điện trở tải và cung cấp +Ecc cho cực C của T 1, T2.
- R1, R2 là hai điện trở định thiên cho 2 cực B của T 1, T2.
- C1, C2 là hai tụ điện dẫn điện áp hồi tiếp từ điện áp ra cực C của transistor
trước về cực B transistor, đồng thời đóng vai trị là hằng số thời gian của
mạch tức là quyết định thời gian lật trạng thái của T 1, T2 .
- URA1, URA2 là hai điện áp đưa ra được lấy từ cực C của T 1, T2 tương ứng.
1.2. Nguyên lý làm vi ệc.
Ngun lí hoạt động của mạch có thể tóm tắt như sau: Việc hình thành
xung vng ở cửa ra được thực hiện sau một khoảng thời gian τ1 = t1 - t0 (đối với
cửa ra 1 hoặc τ2 = t2 - t1 (với cửa ra 2) nhờ các quá trình đột biến chuyển trạng
thái của sơ đồ tại các thời điểm t0, t1, t2...
Trong khoảng τ1 tranzito T1 khóa T2.mở. Tụ C1 đã được nạp đầy
điện tích trước lúc t0 phóng điện qua T2 qua nguồn Ec qua R1 theo đường +C1
-> T2 -> R1 -> -C1 làm điện thế trên gực bazơ của T1 thay đổi theo. Đồng thời
trong khoảng thời gian này tụ C2 được nguồn E nạp theo đường +E -> Rc -> T2
-> -E làm điện thế trên cực bazơ T2 thay đổi theo.
Lúc t = t1 thì UB1 ≈ +0,6V làm T1 mở và xảy ra quá trình đột biến
lần thứ nhất, nhờ mạch hói tiếp dương làm sơ đồ lật đến trạng thái T1 mở T2
khóa.
Trong khoảng thời gian τ2=t2 - t1 trạng thái trên được giữ nguyên, tụ
C2 (đã được nạp trước lúc t 1) bắt đầu phóng điện và C1 bắt đầu quá trình nạp
tương tự như đã nêu trên cho tới lúc t = t 2, UB2 ≈ +0,6V làm T2 mở và xảy ra
đột biến lần thứ hai chuyển sơ đồ về trạng thái ban đầu: T1 khóa T2 mở.

12


Hình 2.2 : Dạng sóng điện áp của mạch dao dộng đa hài dùng Transistor

Các tham số chủ yếu và xung vuông đầu ra được xác định dựa trên việc
phân tích nguyên lí vừa nêu trên và ta thấy rõ độ rộng xung ra τ1 và τ2 liên quan
trực tiếp với hằng số thời gian phóng của các tụ điện, C1 và C2:
τ1 = RC.ln2 ≈ 0,7R1.C1
τ2 = R2C2.ln2 ≈ 0,7R2.C2
Nếu chọn đổi xứng R1 = R2; C1 = C2, T1 giống hệt T2 ta có τ1 = τ2
và nhận được sơ đồ đa hài đối xứng, ngược lại ta có đa hài khơng đối xứng. Chu
kỳ xung vng
Tra = τ1 +τ2
Biên độ xung ra được xác định gần đúng bằng giá trị nguồn Ecc
cung cấp. Để tạo ra các xung có tần số thấp hơn 1000Hz, các tụ trong sơ đồ cần
có điện dung lớn. Cịn để tạo ra các xung có tần số cao hơn 10kHz ảnh hưởng có
hại của qn tính các tranzito (tính chất tần số) làm xấu các thông số của xung
vuông nghiêm trọng. Do vậy, dải ứng dụng của sơ đồ hình trên là hạn chế và ở
vùng tần số thấp và cao người ta đưa ra các sơ đồ đa hài khác tạo xung có ưu thế
hơn là các sơ đồ dùng KĐTT.
1.3 Lắp ráp mạch.
1.3.1 Tổ chức thực hiện:
13


Chia lớp thành các nhóm với 2 sinh viên/nhóm.
1.3.2 Bảng thiết bị, vật tư.
T
Thiết bị - Vật tư
Thông số kỹ thuật
Số lượng
T
1 Máy thực tập số
ED-1100A

1máy / nhóm
2 Đồng hồ VOM
Tiêu chuẩn đo lường 1máy / nhóm
VN
Máy hiện sóng 2 tia
20 MHz
1máy
/4
nhóm
3 Transistor n-p-n
C1815
hoặc tương
2 / nhóm
đương
4 Điện trở RC1 = RC2,
2,2 KΩ - 0,5w
2 / nhóm
5 Điện trở R1= R2
33 KΩ - 0,5w
2 / nhóm
6 Tụ điện C1 ; C2
0,11µF -:-1µF
2 / nhóm
7 Dây cắm đấu nối bọc
L=15cm; D=1mm
1 bộ / nhóm
nhựa
8 Ổ tiếp nguồn
220V/5A
1 bộ/ 4 nhóm

Bảng 2.1 : Bảng thiết bị, vật tư lắp ráp mạch đa hài dùng transistor .
1.3.3 Quy trình thực hiện.
 Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị, vật tư theo bảng thống kê.
- Kiểm tra đồng hồ VOM
- Kiểm tra số lượng, chất lượng các linh kiện
 Lắp mạch.
- Ráp các linh kiện transistor, điện trở, tụ điện lên bảng mạch trên máy.
- Đấu nối các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý.
- Đấu dây cấp nguồn +5VDC, GND cho mạch.
- Nối 2 kênh (CH1 và CH2) của máy hiện sóng tới 2 lối ra của mạch
 Vận hành.
- Bật khóa công tắc cấp nguồn.
- Điều chỉnh các tham số Volt-Disp và Time-Disp của máy hiện sóng đề nhận
được dạng sóng của dao động.
- Quan sát và nhận xét về dạng sóng điện áp.
- Lần lượt nối kênh CH1 của máy hiện sóng tới hai lối vào UBE1 và UBE2.
- Quan sát và nhận xét về dạng sóng điện áp.
- So sánh với đồ thị dạng sóng theo lý thuyết.
1.3.4 Kiểm tra đánh giá.
Mục tiêu
Nội dung
Điểm
Phân tích được nguyên lí hoạt động của
Kiến thức
2
mạch đa hài tự dao động dùng transistor.
Kỹ năng Lắp ráp, kiểm tra được sự hoạt động của
6
mạch đa hài tự dao động đúng yêu cầu kỹ
14

Thái độ

thuật.
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, gọn gàng.

2

2. Mạch dao động đa hài dùng c ổng logic.
2.1. Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mạch dao dộng đa hài dùng cổng NOR
- Mạch sử dụng 2 phần tử NOR. Các cổng logic NOR hoạt động như một
khóa chuyển mạch điện tử đóng mở. Khi đầu ra ở mức cao tương đương với
chuyển mạch nối đầu ra lên +U cc, còn khi đầu ra ở mức thấp tương đương
với chuyển mạch nối đầu ra với 0V (GND).
- Hai đầu vào của NOR-1 và NOR-2 được đấu nối với nhau thành một lối
vào và hoạt động như cổng NOT.
- Điện áp đưa ra (U 20) lấy trên đầu ra của NOR-2 và đồng thời đưa một phần
tín hiệu trở về đầu vào NOR-1 (U 11) thông qua tụ C.
- Điện trở R và tụ C tạo thành mạch thời hằng quyết định thời gian lật trạng
thái của mạch.
- U là điện áp chung giữa đầu ra của NOR-1 và điện áp của NOR-2.
2.2 Nguyên lý làm vi ệc.
- Theo sơ đồ nguyên lý thì điện áp ra U 20 và điện áp U luôn đáo nhau.
- Xét trạng thái của mạch tại thời điểm t1 nào đó rằng U 11 đang ở mức điện
áp lớn hơn mức điện áp ngưỡng (U ng) là mức điện áp phân chia giữa hai mức

cao (H) và thấp (L) đặc trưng cho 2 mức logi1 và logic0 của cổng logic -->
U11 > Ung --> U 11 = H = 1 --> U = L = 0 --> U 20 = H = 1. Ở đây, ta có thể coi
U20 = H = logic1 = +U cc ; U = L = logic0 = 0V.
- Giữa U với U 11 có mối liên hệ với nhau thơng qua điện trở R, do đó khi U
= 0V (nối với GND) thì U 11 sẽ giảm dần về 0V.

15


- Trong quá trình giảm, khi U 11 giảm về U ng (thời điển t2) nó sẽ nhận mức
logic0 --> U 11 = L = 0, U lập tức sẽ nhận mức logic1 --> U = H = 1. Điều
này có nghĩa điện áp U tăng đột ngột từ 0V lên điện áp nguồn +U cc --> Điện
áp U20 cũng đột ngột giảm từ +U cc về 0V.
- Sự giảm đột ngột của U 20 sẽ được truyền về U 11 thơng qua tụ C và do đó sẽ
làm U11 giảm ngay về 0V.
- Sau thời điểm t2 , tụ C bắt đầu nạp điện +U cc --> đầu ra NOR-1 --> R -->
C --> đầu ra NOR-2 --> GND. Điện áp trên tụ C tăng dần do đó áp U 11 cũng
tăng dần.
- Tại thời điểm t3 , khi giá trị U 11 đạt tới giá trị U ng, nó sẽ nhận mức logic1
--> U11 = H = 1 , lập tức U sẽ nhận mức logic0 --> U = 0 --> U 20 = H = 1,
tuC bắt đầu q trình phóng điện (+C --> R --> đầu ra NOR-1 --> nguồn -->
đầu ra NOR-2 --> -C ). Ngay tại thời điểm đầu dịng phóng của tụ qua R lớn
khiến điện áp U 11 tăng đột biến và sau đó giảm dần theo thời gian. Q trình
tiếp diễn sau đó lại lặp lại như đã xét ở thời điểm ban đầu.
- Kết luận: Mạch ln có sự thay đổi trạng thái nối tiếp nhau, U 20 liên tục lật
trạng thái và kết quả ta thu được ở đầu ra một chuỗi xung vng.
- Đồ thị thời gian.

Hình 2.4: Biểu đồ thời gian mạch dao dộng đa hài dùng cổng NOR
- Chu kỳ lặp T của xung đầu ra U 20 chỉ phụ thuộc vào hằng số thời gian

phóng nạp của tụ C tức là phụ thuộc vào trị số của R và C. Để điều chỉnh tần
số xung đầu ra, người ta thường sử dụng R là biến trở.
- Giá trị U ng thay đổi thì chỉ là ảnh hưởng đến độ rộng hẹp của xung đầu ra,
còn chu kỳ lặp thì khơng đổi.
- Nếu giá trị U ng = 1/2 điện áp nguồn thì khi đó T 1 = T2.
- Chu kỳ xung đầu ra được tính: T ≈ 1,4 RC
16


2.3. Lắp ráp mạch.
2.3.1 Tổ chức thực hiện:
Chia lớp thành các nhóm với 2 sinh viên/nhóm.
2.3.2 Bảng thiết bị, vật tư.
T
T
1
2
3
4
3
4

Thiết bị - Vật tư

Thông số kỹ thuật

Máy thực tập số

ED-1100A

IC số cổng NOR
Biến trở VR (R)
Tụ điện C
Dây cắm đấu nối bọc
nhựa
Ổ tiếp nguồn

7402 hoặc tương đương
10KΩ
10µF
L=15cm; D=1mm

Số lượng
1máy
/
nhóm
1 IC/ nhóm
1
1
1 bộ / nhóm

220V/5A

1 bộ/ 4
nhóm
Bảng 2.2 : Bảng thiết bị, vật tư lắp ráp mạch đa hài dùng transistor .
2.3.3 Quy trình thực hiện.
 Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị, vật tư theo bảng thống kê.
 Phân định sử dụng các cổng logic trong IC
 Lắp mạch.

- Ráp các linh kiện IC, VR, C lên bảng mạch trên máy
- Đấu nối các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý.
- Đấu dây cấp nguồn +5VDC, GND cho mạch
 Vận hành.
- Bật khóa cơng tắc cấp nguồn.
- Quan sát đèn LED chớp nháy báo tín hiệu ra tại lối ra U20.
- Điều chỉnh VR để thay đổi tần số xung ra.
2.3.4 Kiểm tra đánh giá.
Mục tiêu

Nội dung
Điểm
Phân tích được nguyên lí hoạt động của
Kiến thức
2
mạch đa hài tự dao động dùng cổng logic.
Lắp ráp, kiểm tra được sự hoạt động của
Kỹ năng mạch đa hài tự dao động đúng yêu cầu kỹ
6
thuật.
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Thái độ - Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị.
2
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, gọn gàng.

17


3. Mạch dao động đa hài dùng IC 555
3.1 Giới thiệu về IC555

- IC555 là một loại linh kiện khá là phổ biến với việc dễ dàng tạo được xung
vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, sơ đồ mạch đơn giản, điều chế được
độ rộng xung. Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là
những mạch dao động khác.
- Một số các thơng số cơ bản của 555 có trên thị trường :
+ Điện áp nguồn cấp : (2-:- 18)VDC ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555,
NE7555..)
+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA.
+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V.
+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V.
+ Công suất lớn nhất là : 600mW.
- Các dạng hình dáng của 555 trong thực tế:

Hình 2.4: hình dáng của 555 trong thực tế
- Chức năng của từng chân của 555
+ Chân số 1(GND): chân nối đất hay chân còn gọi là chân chung.
+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và
được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tầng so áp.Mạch so sánh ở đây
với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng
thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương
ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng
mà trong thực tế mức 0 này khơng được 0V mà nó ≈ (0.35 ->0.75V) .
+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối
masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái
ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao
động thường hay nối chân này lên VCC.
+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong
IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngồi cho nối GND.
Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta

18


thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ
này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện
áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt.
+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu
điều khiển bởi mức logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này
đóng lại, ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC
555 dùng như 1 tầng dao động .
+ Chân số 8 (Vcc): Chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Điện áp cấp
từ 2V -->18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất là NE7555).
3.2. Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.6 : Sơ đồ nguyên lý mạch dao động dùng IC 555
- Điện trở R1, R2 và tụ C1 là mạch thời hằng, khi cấp nguồn sẽ ln có q trình
phóng nạp điện của tụ C1. Thời gian phóng nạp của tụ C1 phụ thuộc vào các giá
trị của R1, R2 và tụ C1.
- Tụ C2 giúp cho mạch hoạt động ổn định.
- Nguồn cấp cho mạch tùy thuộc thực tế, có thể lấy trong phạm vi từ (5-:15)VDC
- Chân số 3 là chân đưa điện áp dao động xung ra tải. Chu kỳ xung đầu ra do
thời hằng của mạch quyết định.
3.3 Nguyên lý làm việc.

19


- Khi cấp nguồn cho mạch, trong mạch luôn xảy ra q trình phóng nạp điện của
tụ C1

+ Đường nạp: +VCC --> R1 --> R2 --> C1 -->GND.
+ Đường phóng: Má (+) C1 --> R2 --> chân7 --> qua mạch bên trong của IC -->
GND --> má (-)C1.
- Trong quá trình phóng nạp của C1, mức điện áp trên chân 2 và 6 sẽ thay đổi
theo mức điện áp trên tụ C1 và thông qua các mạch so áp bên trong IC để tạo ra
các ngưỡng lật trạng thái mức điện áp tại đầu ra chân số 3.
+ Khi tụ C1 nạp, mức điện áp trên C1 tăng dần và đạt tới ngưỡng lật, nó sẽ làm
chân số 3 lật trạng thái từ mức thấp lên mức cao. Khi chân 3 lên mức điện áp
cao, nó sẽ đóng mạch để chân 7 tiếp mát (GND), lập tức tụ C1 phóng điện.
+ Khi tụ C1 phóng, mức điện áp trên C1 giảm dần và khi đạt tới ngưỡng lật, nó
sẽ làm chân số 3 lật trạng thái từ mức cao xuống mức thấp. Khi chân 3 xuống
mức điện áp thấp, nó sẽ mở mạch để chân 7 ngắt khỏi mát (GND), lập tức tụ C1
lại được nạp điện.
+ Q trình phóng nạp cho tụ liên tiếp xảy ra trong mạch với diễn biến lặp đi lặp
lại như trên. Kết quả mức điện áp trên trân số 3 liên tục lật trạng thái và cho ra
các xung vuông.
- Thời gian xung ra tồn tại ở mức cao phụ thuộc vào thời gian nạp cho tụ C1
Ton = 0,69.(R1 + R2).C1
- Thời gian xung ra tồn tại ở mức thấp phụ thuộc vào thời gian phóng tụ C1
Toff = 0,69.R2.C1
- Chu kỳ của xung đầu ra : T = Ton + Toff
= 0,69.(R1 + R2).C1 + 0,69.R2.C1
= 0,69 (R1 + 2R2).C1
- Tần số xung đầu ra:

20


- Để có thể điều chỉnh được tần số xung đầu ra, người ta thường thay R 1 bằng
một biến trở VR.

Một số các thông số của mạch dao động 555
R1 = 1k
R1 = 10k
R1 = 100k
C1
R2 = 6k8
R2 = 68k
R2 = 680k
0.001µ
100kHz
10kHz
1kHz
0.01µ
10kHz
1kHz
100Hz
0.1µ
1kHz
100Hz
10Hz
1µ
100Hz
10Hz
1Hz
10µ
10Hz
1Hz
0.1Hz
Bảng 2.3 : Bảng quan hệ giữa một số giá trị của R 1, R2, C1 với tần số xung
ra.

3.4. Lắp ráp mạch.
3.4.1 Tổ chức thực hiện:
Triển khai thực hành lắp ráp mạch với từng sinh viên.
3.4.2 Bảng thiết bị, vật tư.
T
Thiết bị - Vật tư
Thông số kỹ thuật
Số lượng
T
1 Máy hiện sóng hai tia 20MHz
1máy/8 SV
2 Đồng hồ VOM
Tiêu chuẩn đo lường VN
1máy/ 2 SV
3 Bộ nguồn 1 chiều
U = (0 -:- 30)VDC/2A
1máy/8 SV
4 IC dao động 555
LM555 hoặc tương đương
1
5 Đế cắm IC
Đế 8 chân / 2 hàng
1
6 Điện trở R1
3,3 KΩ - 0.25W
1
7 VR
10 KΩ - 0.5W
1
8 Điện trở R3

1 KΩ - 0.5W
1
9 Tụ điện C1
10 µF - 16V
1
10 Tụ C2
0.01 µF - 16V
1
11 LED màu
150mA
1
12 Bảng mạch đa năng
(8 x 12) cm
1
13 Thiếc hàn, nhựa thông Thiếc dây 0.2 x 1m
1
14 Mỏ hàn xung
75W/220V
1
15 Dây nối mạch tráng 0.1cm x 1m
1
thiếc
Bảng 2.4 : Bảng thiết bị, vật tư lắp ráp mạch đa hài dùng transistor .
3.4.3 Quy trình thực hiện.
21


 Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị, vật tư theo bảng thống kê.
- Kiểm tra hoạt động của máy hiện sóng, đồng hổ VOM.
- Kiểm tra số lượng và chất lượng các linh kiện, vật tư.

 Thiết kế mạch lắp ráp.
- Tìm hiểu kích thước của bảng mạch lắp ráp và kích thước thực tế của các linh
kiện có trong sơ đồ để phân bổ vị trí các linh kiện cho hợp lý.

- Vẽ ký hiệu các linh kiện theo sự sắp xếp tương ứng với mặt trên bảng mạch,
chú ý đến vị trí các chân IC555 và cực tính của tụ điện.
- Vẽ sơ đồ đi dây kết nối các linh kiện ở mặt dưới bảng mạch.
- Nên biểu diễn bằng hai màu sắc khác nhau để phân biệt mạch đi dây ở bên
dưới bảng mạch và phần linh kiện đi phía trên bảng mạch (như hình vẽ trên).
 Lắp mạch.
- Xác định vị trí các linh kiện lắp ráp trên sơ đồ.
- Uốn chân linh kiện đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Lắp và hàn đế IC, R1 , R3 , C2.
- Lắp và hàn LED, C1, VR.
- Hàn dây đi mạch.
- Cát chân limh kiện.
 Kiểm tra.
- Kiểm tra chất lượng các mối hàn.
- Đo kiểm tra độ tiếp thông của mạch và chập mạch.
 Vận hành.
- Lắp IC vào vị trí đế cắm.
- Cấp nguồn một chiều U = 9VDC.
- Quan sát đèn báo LED.
- Điều chỉnh VR để nhận được tần số xung ra ≈ 1Hz.
- Đo kiểm tra xung ra bằng máy hiện sóng.
3.4.4.Kiểm tra đánh giá.
Mục tiêu
Nội dung
Điểm
22

Phân tích được nguyên lí hoạt động của
mạch đa hài tự dao động dùng IC555.
Lắp ráp, kiểm tra được sự hoạt động của
mạch dao động đa hài dùng IC555 đúng yêu.
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, gọn gàng.

Kiến thức
Kỹ năng
Thái độ

2
6
2

BÀI 3 : TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SÔ
* Mục tiêu:
*Kiến thức
- Trình bày được các khái niệm cơ bản về mạch tương tự và mạch số.
- Trình bày được cấu trúc của hệ thống số và mã số.
- Trình bày được các định luật cơ bản, các biểu thức toán học trong đại số
logic
* Kỹ năng:
- Chuyển đổi được số đếm giữa các hệ đếm với nhau.
* Thái độ:
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Nội dung:

1. Khái quát chung.
1.1. Khái niệm.
a. Tín hiệu.
23


Tín hiệu nói chung là một đại lượng vật lý chứa đựng thơng tin hay dữ
liệu và có thể truyền đi được.
Tín hiệu điện nói riêng là một đại lượng vật lý điện (điện áp, dịng điện)
chứa đựng thơng tin hay dữ liệu và có thể truyền đi với khoảng cách qua dây dẫn
điện hoặc qua bức xạ sóng điện từ ra khơng gian tự do.
b. Tín hiệu tương tự.
Là dạng tín hiệu có biên độ (điện áp, dịng điện) biến thiên liên tục
theo thời gian.

Hình 3.1 Dạng tín hiệu tương tự (Analog)
c. Hệ thống thông tin tương tự.
Là một tập hợp các thiết bị, các đường truyền dẫn được kết nối với
nhau nhằm mục đích truyền đưa tín hiệu ở dạng tương tự từ điểm này đến
điểm khác qua khoảng cách.
Nguồn tin tương Xử
tự lý tín hiệu tương tựCơng xuất phát

Đường truyền dẫn

Thiết bị nhận tinXử lý tín hiệu tương tự Thu tín hiệu

c. Tín hiệu số.
Là dạng tín hiệu có biên độ (điện áp, dịng điện) được qui về hai mức
giá trị hữu hạn là mức cao (H-high) và mức thấp (L-low) tương ứng với hai

giá trị của số nhị phân là "0" và "1", như vậy chúng là loại tín hiệu có biên
độ biến thiên rời rạc theo thời gian.

24


d. Hệ thống thông tin số.
Hiểu một cách chung nhất, hệ thống thông tin số là một tập hợp các
thiết bị, các đường truyền dẫn được kết nối với nhau nhằm mục đích truyền
đưa tín hiệu ở dạng số từ điểm này đến điểm khác qua khoảng cách.
Nguồn tin tương tự
Chuyển đổi ADXử lý tín hiệu sốCơng xuất phát

Đường truyền dẫn

Thiết bị nhận tin
Chuyển đổi DAXử lý tín hiệu số Thu tín hiệu

Để sử dụng được hệ thồng kỹ thuật số đối với đầu vào và đầu ra là dạng
tương tự ta cần thực hiện các bước sau đây:
- Biến đổi đầu vào tương tự thành dạng số.
- Xử lý thông tin số.
- Biến đổi đầu ra dạng số về lại tương tự.
1.2. Ưu nhượ c điểm của kỹ thu ật s ố so v ới kỹ thu ật t ương t ự
Mạch số có nhiều ưu điểm hơn so với mạch tương tự do đó mạch số ngày
càng có nhiều ứng dụng trong ngành điện tử, cũng như trong hầu hết các lĩnh
vực khác.
a. Một số ưu điểm của kỹ thuật số:
- Thiết bị số dễ thiết kế hơn.
- Thông tin được lưu trữ và truy cập dễ dàng và nhanh chóng.

- Tính chính xác và độ tin cậy cao.
- Có thể lập trình hoạt động của hệ thống kỹ thuật số.
- Mạch số ít bị ảnh hưởng bị nhiễu.
- Nhiều mạch số có thể được tích hợp trên một chíp IC.
- Tự phát hiện sai và sửa sai.
b. Nhược điểm của kỹ thuật số
25